easyboot/docs/ru/debug.md

Отладка вашего ядра

Если ваше ядро выходит из строя, Easyboot по умолчанию окажет вам услугу и отобразит подробную информацию о том, что и где пошло не так.

Этого достаточно, чтобы дать вам подсказку, но это не позволяет вам проводить интерактивное расследование. Для этого вам понадобится отладчик.

Mini Debugger

Преимущества:

• легко настроить
• легко использовать
• работает как на реальном оборудовании, так и на виртуальных машинах

Недостатки:

• как следует из названия, минимальный набор функций

Чтобы включить Mini Debugger, просто установите Easyboot плагин, скопировав соответствующий файл minidbg_(arch).plg в ваш загрузочный раздел. Вот и все. Он обеспечивает интерфейс видеотерминала по последовательной линии (115200 бод, 8 бит данных, 1 стоповый бит, без контроля четности).

На реальном оборудовании подключите терминал VT100 или VT220 или другую машину через последовательный кабель, работающий под управлением PuTTY (Windows) или minicom (Linux).

Для виртуальных машин просто запустите qemu с аргументами -serial stdio, и вы сможете управлять отладчиком из того же окна, которое вы использовали для запуска qemu. Например:

qemu-system-x86_64 -serial stdio -hda диск.img

Каждый раз, когда ваше ядро выходит из строя, вы мгновенно получаете приглашение отладчика и сможете изучить ситуацию. В командной строке отладчика введите ? или h, чтобы получить справку. Чтобы явно вызвать отладчик, вставьте в свой код int 3 (байт 0xCC). Я предлагаю добавить в ваше ядро следующее определение:

/* x86 */
#define breakpoint __asm__ __volatile__("int $3")
/* ARM */
#define breakpoint __asm__ __volatile__("brk #0")

Mini debugger by bzt
Exception 03: Breakpoint instruction, code 0
rax: 0000000000000000  rbx: 00000000000206C0  rcx: 000000000000270F
rdx: 00000000000003F8  rsi: 00000000000001B0  rdi: 0000000000102336
rsp: 000000000008FFB8  rbp: 000000000008FFF8   r8: 0000000000000004
 r9: 0000000000000002  r10: 0000000000000000  r11: 0000000000000003
r12: 0000000000000000  r13: 0000000000000000  r14: 0000000000000000
r15: 0000000000000000
> ?
Mini debugger commands:
  ?/h		this help
  c		continue execution
  n		move to the next instruction
  r		dump registers
  x [os [oe]]	examine memory from offset start (os) to offset end (oe)
  i [os [oe]]	disassemble instructions from offset start to offset end
> i pc-1 pc+4
00101601: CC                             int	3
00101602: FA                             cli
00101603: F4                             hlt
00101604: EB FC                          jmp	101602h
00101606: 90                              1 x nop
>

Qemu Debugger

Преимущества:

• не требует настройки, работает сразу из коробки
• отображает внутреннее состояние машины, чего не может сделать ни один другой отладчик

Недостатки:

• действительно сложно использовать
• работает только с виртуальными машинами

Когда ваша виртуальная машина запущена, выберите в меню View > compatmonitor0 или щелкните окно, чтобы оно захватило фокус, и нажмите Ctrl+Alt+. 2 (чтобы снять фокус, нажмите Ctrl+Alt+G).

GDB

Преимущества:

• полнофункциональный отладчик
• предоставляет все функции, о которых вы только можете подумать

Недостатки:

• непросто настроить
• работает только с виртуальными машинами

Прежде чем что-либо делать, сначала измените среду сборки, чтобы сгенерировать два файла ядра. Один с символами отладки, другой без. Это важно, поскольку символы отладки могут легко занимать много места, возможно, несколько мегабайт. Сначала скомпилируйте ядро с флагом -g. Затем, после завершения компиляции, скопируйте ядро cp mykernel.elf mykernel_sym.elf и удалите отладочную информацию с помощью strip mykernel.elf. В дальнейшем вы собираетесь загрузить mykernel.elf и передать mykernel_sym.elf в gdb.

Затем создайте сценарий GDB с именем gdb.rc. В качестве шаблона используйте следующее:

target remote localhost:1234
set architecture i386:x86-64
symbol-file mykernel_sym.elf
layout split
layout src
layout regs
break *_start
continue

Это подключает GDB к виртуальной машине, сообщает ему тип машины, загружает отладочную информацию, настраивает макет, устанавливает точку останова прямо в точке входа вашего ядра и, наконец, запускает виртуальную машину.

После завершения настройки вы можете начать отладку. Один сеанс отладки выглядит следующим образом: в одном терминале запустите qemu с флагами -s -S. Оно будет висеть. Например:

qemu-system-x86_64 -s -S -hda диск.img

Затем в другом терминале запустите gdb со сценарием, который мы создали ранее:

gdb -w -x gdb.rc

Это должно отображать все в одном окне следующим образом:

Если вы зашли так далеко, то поздравляем, вы можете начать настоящую работу с вашим ядром!